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光纖激光器因其獨有的性能和優(yōu)點受到世界各國的普遍重視服務延伸。本文簡要介紹了光纖激光器的結構、工作原理異常狀況、分類研究、特點及其研究進展，后對光纖激光器的發(fā)展前景進行了展望應用創新。
光纖激光器于1963年發(fā)明提高，到20世紀80年代末第一批商用光纖激光器面市，經(jīng)歷了20多年的發(fā)展歷程的特性。光纖激光器被人們視為一種超高速光通信用放大器交流。光纖激光器技術在高速率大容量波分復用光纖通信系統(tǒng)、高光纖傳感技術和大功率激光等方面呈現(xiàn)出廣闊的應用前景和巨大的技術優(yōu)勢提供堅實支撐。
光纖激光器有很多獨特優(yōu)點還不大，比如：激光閾值低、高增益信息化技術、良好的散熱發揮作用、可調(diào)諧參數(shù)多、寬的吸收和輻射以及與其他光纖設備兼容系統性、體積小等勇探新路。近年來光纖激光器的輸出功率得到迅速提高單產提升。已達到10—100kW。作為工業(yè)用激光器,現(xiàn)已成為輸出功率高的激光器試驗。光纖激光器的技術研究受到世界各國的普遍重視勞動精神，已成為國際學術界的熱門前沿研究課題。其應用領域也已從目前為成熟的光纖通訊網(wǎng)絡方面迅速地向其他更為廣闊的激光應用領域擴展製度保障。本文簡要介紹了光纖激光器的結構預下達、工作原理、分類統籌推進、特點及其研究進展方案，后對光纖激光器的發(fā)展前景進行了展望。
光纖激光器的結構及工作原理
光纖激光器的結構
和傳統(tǒng)的固體了解情況、氣體激光器一樣深入。光纖激光器基本也是由泵浦源、增益介質(zhì)重要的、諧振腔三個基本的要素組成開展研究。泵浦源一般采用高功率半導體激光器(LD)，增益介質(zhì)為稀土摻雜光纖或普通非線性光纖相互融合，諧振腔可以由光纖光柵等光學反饋元件構成各種直線型諧振腔培養，也可以用耦合器構成各種環(huán)形諧振腔泵浦光經(jīng)適當?shù)墓鈱W系統(tǒng)耦合進入增益光纖，增益光纖在吸收泵浦光后形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)或非線性增益并產(chǎn)生自發(fā)輻射所產(chǎn)生的自發(fā)輻射光經(jīng)受激放大和諧振腔的選模作用后．終形成穩(wěn)定激光輸出更加完善。
光纖激光器增益介質(zhì)為摻稀土離子的光纖芯形式，摻雜光纖夾在2個仔細選擇的反射鏡之間．從而構成F—P諧振器。泵浦光束從第1個反射鏡入射到稀土摻雜光纖中．激射輸出光從第2個反射鏡輸出來支撐作用。
光纖激光器的工作原理
摻稀土元素的光纖放大器促進了光纖激光器的發(fā)展日漸深入，因為光纖放大器可以通過適當?shù)姆答仚C理形成光纖激光器。當泵浦光通過光纖中的稀土離子時．就會被稀土離子所吸收大力發展。這時吸收光子能量的稀土原子電子就會激勵到較高激射能級豐富內涵，從而實現(xiàn)離子數(shù)反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)后的離子數(shù)就會以輻射形式從高能級轉(zhuǎn)移到基態(tài)產能提升，并且釋放出能量適應性，完成受激輻射。從激發(fā)態(tài)到基態(tài)的輻射方式有2種：自發(fā)輻射和受激輻射通過活化。其中落地生根，受激輻射是一種同頻率、同相位的輻射健康發展，可以形成相干性很好的激光有效保障。激光發(fā)射是受激輻射遠遠超過自發(fā)輻射的物理過程，為了使這種過程持續(xù)發(fā)生，必須形成離子數(shù)反轉(zhuǎn)．因此要求參與過程的能級應超過2個講實踐，同時還要有泵浦源提供能量數字技術。
光纖激光器實際上也可以稱為波長轉(zhuǎn)換器．通過它可以將泵浦波長光轉(zhuǎn)換為所需的激射波長光。例如市場開拓，摻鉺光纖激光器將980nm的泵浦光進行泵浦措施，輸出1550nm的激光。激光的輸出可以是連續(xù)的要落實好，也可以是脈沖形式的緊密相關。激光輸出是連續(xù)的還是脈沖輸出形式主要依賴于激光工作介質(zhì)．如果是連續(xù)形式輸出，激光上能級的自發(fā)發(fā)射壽命必須高于激光下能級以獲得較高的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)先進技術。如果是脈沖形式輸出．激光下能級的壽命就會超過上能級培訓，此時就會以脈沖的形式輸出光纖激光器有2種激射狀態(tài)：三能級和四能級激射。
光纖激光器的分類
(1)按增益介質(zhì)分類 :稀土離子摻雜光纖激光器(Nd3+宣講手段、Er3+．yb3+重要工具、Tm3+等，基質(zhì)可以是石英玻璃全會精神、氟化鋯玻璃系統穩定性、單晶)。非線性效應光纖激光器(利用光纖中的SRS集中展示、SBS非線性效應產(chǎn)生波長可調(diào)諧的激光)。在光纖中摻人不同的稀土離子體系流動性，并采用適當?shù)谋闷旨夹g探索創新，即可獲得不同波段的激光輸出。(2)按諧振腔結構分類:F—P腔實現了超越、環(huán)形腔新產品、環(huán)路反射器光纖諧振腔以及”8”字形腔、DBR光纖激光器橋梁作用、DFB光纖激光器(3)按光纖結構分類: 單和雙包層光纖激光器長遠所需、光子晶體光纖激光器、特種光纖激光器讓人糾結。(4)按輸出激光類型分類: 連續(xù)光纖激光器．超短脈沖光纖激光器規模、大功率光纖激光器。(5)按輸出波長分類:S一波段(1460～1530 nm)基石之一、C一波段(1530～1565 nm)聯動、L一波段(1565 1610 nm)。
光纖激光器的特點
在激光振蕩中．將能量集中于諧振腔所選的駐波以產(chǎn)生相干光共同努力。在光技術中行業內卷，只有光纖和波導能對光軸方向和橫模方向進行三維模控制。在以單模光纖作增益介質(zhì)的光纖激光器中無競爭橫模參與能力，因此可進行穩(wěn)定的激光振蕩合理需求。在由激光引起的熱損傷、受激喇曼散射和受激布里淵散射發(fā)生之前充分發揮，如果沒有模的競爭高效，那么只要注入泵浦光，就能增大激光輸出功率提高。激光的增益和損耗比限制存儲于激光介質(zhì)中的能量轉(zhuǎn)換效率機構。因光纖本身的損耗低，與其他激光器相比交流，具有超長(5—10 m以上)特征的光纖激光器的增益和損耗比大100倍一1000倍基礎。因此，即使進行男蝿?？刂?也可將存儲能量幾乎無損耗地轉(zhuǎn)換成激光(光能)實踐者。
實際上，光纖激光器的輸出功率與泵浦光成正比地線性增大約定管轄，其轉(zhuǎn)換效率達到85％數據。在950 nm波段激勵,在1080 nm波段振蕩的鐿量子效率為88％。由此可知發揮，激光功率幾乎無損耗顯著。例如，芯徑為40 m開放以來，長度為10 m占，輸出功率為1.36 kW 的單模光纖激光器，其實際激光介質(zhì)的體積只不過為9 mm提供了有力支撐。這表明激發創作，尺寸為2 mmx2 mm~2．5 mm的微芯片激光器能產(chǎn)生1.36 kW的輸出功率。
千瓦級光纖激光器的體積與微芯片激光器相同
光纖激光器具有無競爭模進一步意見、冷卻效率和激光效率較高的優(yōu)異特性增幅最大。就具有超長增益泵浦和低損耗特性的光纖激光器而言，如果予以泵浦功率生產能力，則僅端面反射很容易實現(xiàn)激光振蕩標準，因此技術開發(fā)的關鍵在于如何注入泵浦光。
光纖激光器的供應商美國IPG和SPI公司現(xiàn)已開發(fā)出一種將單條LD進行光纖耦合完善好，然后注入雙包層中第l包層的方式大面積。這是一種以長壽命、高亮度光纖耦合型LD作為基本部件的佳方式問題分析。另外培養，科研人員還提出了光纖盤形方式交流研討，這種方式適用于光纖傳輸光的LD泵浦固體激光元件，該泵浦方式同樣可以滿足放大千瓦以上輸出功率的要求形式。光纖激光器使用光纖布喇格衍射光柵(FBG)建設應用。對石英光纖照射紫外光，寫入調(diào)制折射率便形成一維FBG日漸深入。與普通的衍射光柵相比動力，這種折射率略差的光柵寫入長度>l cm，幾乎無損耗互動式宣講，可成為選擇多波長的反射鏡自然條件。因此，即使組成多級疊加FBG激光諧振腔開展，也能保持高效率的能量轉(zhuǎn)換互動互補。
喇曼光纖激光器，通過三級FBG諧振腔在多波長移位的情況下意向，也能獲得近50％的轉(zhuǎn)換效率意料之外。若將光纖連接到環(huán)上，使雙向傳輸?shù)墓獍l(fā)生干涉以形成動態(tài)衍射光柵形式≈弥活?？蒲腥藛T以用于重力波檢測的激光為基礎，成功研制出單頻光纖激光器數字化。Yb光纖激光器具有準三能級的能量結構方便，所以未被激發(fā)時，略有基態(tài)吸收改革創新。左側長為16 m的環(huán)形反射鏡等于因光干涉而形成3 000萬個吸收型衍射光柵知識和技能，可進行單縱模振蕩，其譜線寬度僅為2 kHz新模式。在單頻T作時，輸出穩(wěn)定性極好不容忽視，3 h平均穩(wěn)定性僅為0.8％組織了。除以純模振蕩的光纖激光器達不到這種穩(wěn)定性外，已商品化的光纖激光器的穩(wěn)定性為2％說服力。利用光纖熔接技術搶抓機遇，可通過光纖光學系統(tǒng)將激光全部耦合，這也是其優(yōu)點之一表示。未來在宇宙空間進行重力波檢測時全面闡釋，這種全光纖窄帶主振動功率放大(MOPA)系統(tǒng)有望發(fā)揮更大作用。
光纖激光全光纖窄帶MOPA系統(tǒng)
光纖激光器具有光束質(zhì)量好和輸出功率穩(wěn)定性高的特點競爭力所在，因此10—100 W級的小型單模光纖激光器在工業(yè)領域的應用價值較高引人註目。從理論上解釋，單模光纖發(fā)出的激光應是點光源，如果充分利用光學系統(tǒng)．則可用理論極限的光斑直徑進行微細加工好宣講。利用這種高質(zhì)量光束很容易實現(xiàn)掩模註入新的動力、微細焊接和微細加工等．并可在形狀記憶合金上加工復雜網(wǎng)格制成冠脈支架等。無排斥性的激光器適于對厚度為0.2 mm的形狀記憶合金細管進行微米級加工。與其他激光器相比效率和安，光纖激光器具有外形緊湊體積小、高輸出功率穩(wěn)定品牌、不需水冷深入開展、綜合激光效率高達20％一25％,且可用墻壁電等特點〉刃问?？梢哉J為．光纖激光器是一種激光輸出極其方便的激光器技術的開發。                         光纖激光器的發(fā)展前景
光纖激光器以光纖作為波導介質(zhì)，耦合效率高提供深度撮合服務，易形成高功率密度服務品質，散熱效果好，無需龐大的制冷系統(tǒng)組成部分，具有高轉(zhuǎn)換效率影響、低閾值、光束質(zhì)量好和窄線寬等優(yōu)點的過程中。光纖激光器通過摻雜不同的稀土離子可實現(xiàn)380—3 900 nm波段范同的激光輸出發展契機，通過光纖光柵諧振腔的調(diào)節(jié)可實現(xiàn)波長選擇且可調(diào)諧。與傳統(tǒng)的固體激光器相比促進進步，光纖激光器體積小發力，壽命長，易于系統(tǒng)集成迎來新的篇章，在高溫高壓共創美好，高震動，高沖擊的惡劣環(huán)境中皆可正常運轉(zhuǎn)薄弱點，其輸出光譜具有更高的可調(diào)諧性和選擇性醫(yī)療及生物市場的強勁需求驅(qū)動了飛秒(超快)激光技術在分析儀器應用方面的快速發(fā)展覆蓋範圍。人們正在努力對活體細胞、組織以及病毒轉(zhuǎn)移特質(zhì)進行實時測量和分析．
這些應用對人類攻克癌癥等方面的研究至關重要積極性。超快激光使得在對患者進行快速奮勇向前，非介入性診斷時可以取得實時信息。現(xiàn)有超快激光的制造技術成本太高實施體系，系統(tǒng)的尺寸也非常龐大組建，這些制約了市場的發(fā)展。光纖激光器的很大一部分應用可以走到超快激光．而且光纖激光器的生產(chǎn)廠商也著重從尺寸小巧方面推薦光纖的應用效果較好。生命和健康科學是一個非常強勁的市場．因為那里會永遠不斷地出現(xiàn)新的應用重要的意義，其中很多是基于激光的應用持續，并且醫(yī)藥也在不斷尋求改進。激光不再只局限為一種外科手術工具性能，將會更加廣泛地應用于醫(yī)學診斷(如細胞影像)初步建立、藥檢、DNA排序供給、細胞分類以及蛋白質(zhì)分析等方面的方法。激光現(xiàn)已廣泛應用于人們前所未聞的領域中。
光纖激光器的發(fā)展趨勢將體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)提高光纖激光器的本身性能：如何提高輸出功率和轉(zhuǎn)換效率進行探討，優(yōu)化光束質(zhì)量落到實處，縮短增益光纖長度，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性并使其更加小巧緊湊最新，上述目標將是未來光纖激光器領域研究的重點技術創新；(2)新型光纖激光器的研制：在時域方面，具有更小占空比的超短脈沖鎖模光纖激光器一直是激光領域的研究熱點重要作用。高功率飛秒量級脈沖光纖激光器一直是人們長期追求的目標持續向好，該領域研究的突破不僅可以給光通信時分復用(OTDM)提供理想的光源，而且可以有效帶動激光加工充足、激光打標及激光加密等相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進展情況；在頻域方面，寬帶輸出并可調(diào)諧的光纖激光器將成為研究熱點綠色化發展。近年來至關重要，一種采用ZEBLAN材料(zr，Ba用上了，La提升行動，Al，Nd)為激光介質(zhì)的非線性光纖激光器引起了人們的重視關註。這種激光器具有相當寬的帶寬和低損耗．可實現(xiàn)波長上轉(zhuǎn)換幾個波段研究進展。可以預見連日來，隨著相關技術的完善互動互補，光纖激光器將向更廣闊的領域發(fā)展，并有可能成為替代固體激光器和半導體激光器的新一代光源意向，形成一個新興的產(chǎn)業(yè)。
綜上所述文化價值，光纖激光器技術是一個正在得到高度重視和迅速發(fā)展的新型技術研究熱點形式，所涉及的科學研究和產(chǎn)品應用領域十分廣泛，具有巨大的潛在應用價值和廣闊的市場前景有所應。隨著各種類型光纖激光器技術的逐步成熟和商業(yè)化應用足了準備，將對相關領域的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用合作關系，同時也將引起相關技術領域的深刻變革。